Les blessures touchant le cartilage – qui sont associées à divers problèmes de santé allant des douleurs articulaires aux maladies dégénératives, comme l’arthrose – sont parmi les plus courantes et les plus difficiles à traiter. Souvent, on a recours à des interventions chirurgicales invasives ou à des thérapies cellulaires, dont les résultats à long terme sont limités. Et s’il était possible d’imprimer, tout simplement, la partie à remplacer? Voilà la question qui sous-tend les recherches en génie biomédical que mène Olivia Steiner à l’Université d’Ottawa. Ses travaux portent plus particulièrement sur les bioencres (les tissus vivants imprimés en 3D) et sur la façon de les améliorer.
Concevoir des bioencres améliorées
Bien qu’elles soient essentielles dans le domaine en pleine croissance de la bio-impression 3D, les bioencres posent toutes sortes de défis techniques. « Il est encore difficile de créer des bioencres dont la consistance et le comportement permettent d’imprimer fidèlement des tissus tout en préservant la santé des cellules », explique Olivia Steiner.
L’étudiante s’est donc donné comme objectif d’améliorer les bioencres – c’est-à-dire les matériaux gélifiés utilisés dans la bio-impression 3D – et tente de les renforcer avant l’impression.
Pour y arriver, l’étudiante utilise une technique qu’on appelle la préréticulation de l’alginate, lequel provient des algues marines. Dans le cadre de ses recherches, elle a analysé plus de 100 préparations d’encre différentes, testant comment de légères modifications chimiques pouvaient améliorer la qualité de l’impression et la viabilité des cellules. Et les résultats qu’elle a obtenus sont prometteurs.
« Nos modifications n’ont pas seulement changé les propriétés matérielles de l’encre. Dans certains cas, elles ont même facilité l’impression de structures tissulaires précises tout en préservant un environnement propice à la croissance de cellules saines », s’enthousiasme Olivia Steiner.
Utilisations potentielles en médecine régénérative
Cette avancée a un potentiel considérable. Si les travaux de l’étudiante portent sur le cartilage, les techniques qu’elle met au point pourraient être utilisées dans le domaine plus général de la biothérapie et de la fabrication de tissus.
Olivia Steiner espère que ces recherches permettront un jour de créer des implants personnalisés qui imitent la structure du cartilage natif pour offrir des solutions moins invasives aux personnes ayant subi une lésion du cartilage ou qui sont atteintes d’arthrose à un stade précoce.
« Ces constructions pourraient un jour être utilisées comme implants servant à réparer les cartilages endommagés, ce qui serait une amélioration notable par rapport aux options de traitement actuelles », affirme-t-elle.
La collaboration au cœur de l’innovation
Les recherches de l’étudiante ont été menées sous la direction du professeur Jean-Philippe St-Pierre, avec le soutien pratique de l’équipe du Laboratoire de chimie et de génie des bionanomatériaux et la collaboration d’autres personnes, qui ont apporté leurs connaissances techniques et leur expertise en matière d’équipement. « Le génie biomédical est un domaine multidimensionnel, note Olivia Steiner. Et cet aspect nous encourage vraiment à tirer parti de l’expertise unique de chaque personne. »
Son prochain défi? Pousser plus loin encore le développement des bioencres. En effet, elle veut les optimiser pour la fabrication de structures ostéocartilagineuses, c’est-à-dire des tissus imprimés en 3D qui imitent à la fois le cartilage et l’os, dans le but à long terme de favoriser la réparation des articulations.
Olivia Steiner veut continuer d’évoluer dans le domaine de la recherche et du développement. « Le secteur de la biofabrication m’inspire énormément, souligne-t-elle. Je veux participer aux efforts qui permettront de porter ces technologies à l’étape clinique, là où elles pourront vraiment changer la vie des gens. »
Concevoir et créer de nouveaux matériaux et processus : une priorité de la Faculté de génie
Les travaux d’Olivia Steiner lui ont valu la première place dans la catégorie « Matériaux et processus émergents : conception et développement » lors de l’édition 2025 de la Compétition d’affiches des études supérieures en génie et en informatique de la Faculté de génie, qui a eu lieu dans le cadre de la Journée de célébration de la recherche en génie.
Son projet est en phase avec les priorités de recherche de la Faculté de génie en matière de matériaux et processus émergents parce qu’il porte notamment sur les innovations qui améliorent la santé des gens et favorisent la médecine personnalisée.
